[發明專利]一種低品位鋁礬土制備陶粒支撐劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202011146179.3
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112375559A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 吳途鴻;劉彬;陳曉東
• 申請（專利權）人: 吳途鴻
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 李昆蔚

本發明涉及一種低品位鋁礬土制備陶粒支撐劑及其制備方法，涉及壓裂支撐劑領域。所述低品位鋁礬土制備陶粒支撐劑由如下質量份數的原料組成：鋁礬土廢料100～120份、粘土1～4份、鐵氧化合物0.5～2份、二氧化鈦0.8～1.6份、鉻鐵礦1～3份、二氧化錳1～7份、煤灰粉2～5份和磷礦石2～5份。本發明還公開了上述低品位鋁礬土制備陶粒支撐劑的制備方法。本發明的低品位鋁礬土制備陶粒支撐劑，在獲得較低燒結溫度的同時還能夠有效的提高強度，降低破碎率。

技術領域

本發明屬于壓裂支撐劑領域，具體涉及一種低品位鋁礬土制備陶粒支撐劑及其制備方法。

背景技術

目前石油和天然氣主要由石英砂支撐劑和陶粒支撐劑為主。隨著石油和天然氣開采的技術難度增大，具有高強度低密度的陶粒支撐劑的使用將會愈來愈多。

在現有技術中，陶粒支撐劑主要采用Al₂O₃的重量含量為60％以上的鋁礬土為主原料，并添加少量增塑劑和燒結助劑，通過隧道窯或回轉窯高溫燒制而成。但是，現有的陶粒支撐劑(以425～212μm為例)普遍存在燒結溫度高(1450℃以上)和破碎率高(69Mpa閉合壓力下大于10％)的問題，在現有技術很難同時解決上述兩個問題。因此，如何獲得一種燒結溫度低且破碎率低的陶粒支撐劑問題是本領域亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明為了解決上述技術問題，提供了一種低品位鋁礬土制備陶粒支撐劑。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種低品位鋁礬土制備陶粒支撐劑，由如下質量份數的原料組成：鋁礬土廢料100～120份、粘土1～4份、鐵氧化合物0.5～2份、二氧化鈦0.8～1.6份、鉻鐵礦1～3份、二氧化錳1～7 份、煤灰粉2～5份和磷礦石2～5份。

本發明的低品位鋁礬土制備陶粒支撐劑的有益效果是：

本發明在獲得較低燒結溫度的同時還能夠有效的提高強度，降低破碎率。一方面，本發明加入鐵氧化合物和鉻鐵礦，在高溫下，鐵氧化合物和鉻鐵礦中的氧化物熔融，有利于形成液相，從而能夠降低燒結溫度。另一方面，鉻鐵礦中的各組分在較低的燒結溫度下能夠形成鉻剛玉晶相，而燒結時，由于液相的形成，液相與鉻剛玉相接觸形成交錯的棒狀結構，從而能夠提高本發明的陶粒支撐劑的整體強度。同時，配合煤灰粉、磷礦石和二氧化鈦，能夠獲得進一步增強，使本發明的陶粒支撐劑，以425～212μm為例，在69Mpa 閉合壓力條件下破碎率低至5％以下，同時燒結溫度能夠降低至1420℃以下。

進一步的是，所述鉻鐵礦的粒徑為35～50μm。本申請選用粒徑為 35～50μm的鉻鐵礦，一方面便于分散到原料組分中，同時在燒結時能夠更好地與各原料組分進行配合。

進一步的是，所述鋁礬土廢料中Al₂O₃的重量百分比為40～70％，所述鋁礬土廢料的粒徑為35～45μm。本申請選用鋁礬土肥料為主要成份，鋁礬土廢料廉價易得。

進一步的是，所述鐵氧化合物為Fe₂O₃和/或Fe₃O₄。本申請通過加入鐵氧化合物，能夠有效的降低燒結溫度。

本申請還提供了一種低品位鋁礬土制備陶粒支撐劑的制備方法，包括以下步驟：

S1：分別稱取如下質量份數的原料：鋁礬土廢料100～120份、粘土1～4 份、鐵氧化合物0.5～2份、二氧化鈦0.8～1.6份、鉻鐵礦1～3份、二氧化錳 1～7份、煤灰粉2～5份和磷礦石2～5份，均研磨成顆粒，得到顆粒混合物；

S2：取占步驟S1所述顆粒混合物總質量10～15％的水，與步驟S1所述顆粒混合物混合后，干燥去除水分后，得到半成品球坯；

S3：將步驟S2的所述半成品球坯進行燒結，冷卻后，即得到低品位鋁礬土制備陶粒支撐劑。